那是2015年11月5日，當時是加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(McGill University)研究生的肖爾茲(Scholz)花了數年時間從世界上最大的射電望遠鏡中搜尋數據。從電腦屏幕上向后看，是一排排彎彎曲曲的線條，每一條都可能在夜空中閃現。突然，肖爾茲意識到其中一個看起來很眼熟。來自遙遠星系的毫秒無線電波脈沖，強度為5億太陽，這已經不是第一次了。
紐約康奈爾大學(Cornell University)的天文學家沙米·查特吉(Shami Chatterjee)說：“很明顯，這是一件非常重要的事情。”在第一次發現這些被稱為快速射電爆發(FRBs)的信號之后的十年里，我們不知道是什么會產生這些信號。存在各種各樣的想法，從碰撞的中子星到將自己從里向外翻轉的黑洞，再到來自外星航天器的激光。直到幾個月前，我們的想法比我們實際檢測的要多。
然而，尋找快速射電爆發來源的工作一直進展迅速，新的線索指向了一名不尋常的嫌疑物體，最新的射電望遠鏡預示著新的線索。即使沒有很快確定確切的原因，這些神秘的爆炸仍然有助于照亮宇宙，讓我們一瞥隱藏在宇宙最黑暗、最遙遠的空間中的東西。
快速射電爆發并不罕見。他們一直從四面八方向我們傾瀉而下。我們只是一直在與它擦肩而過，因為它們幾乎一出現就消失了。2007年，西弗吉尼亞大學的鄧肯·洛里默（Duncan Lorimer）和學生大衛·納基維奇（David Narkevic）第一個找到了這樣的快速射電爆。這兩個人正在搜索存檔的射電望遠鏡數據，這時他們看到一個奇怪的信號，他們尋找到一種完全不同的現象--脈沖星的旋轉恒星。
據估計，持續不到5毫秒的洛里默爆發（即快速射電爆發）釋放的能量相當于太陽在一個月內噴出的能量。這并不是這個信號唯一奇怪的地方。它的高頻波比它的低頻波早一秒到達，這使它呈現出一種奇怪的模糊外觀，就像從棱鏡中射出的彩虹一樣。
由電子和其他粒子的光散射引起的這種拖尾被稱為色散。你測量得越多，無線電信號通過的物質就越多，傳播的距離也就越遠。它本質上是一個內置的距離標記。根據對他們信號的色散測量，洛里默和他的同事估計它是從幾十億光年外的一個星系到達的。
神秘起源
快速射電爆發(FRBs)的神秘空間信號可能來自何處，有五種理論：
宇宙碎片:雖然重量級天體之間的碰撞不能解釋重復的快速射電爆發，但一次性的事件可能追溯到此類碰撞事件。
黑洞：每個星系的中心都有一個超大質量的黑洞。當它們狼吞虎咽地吞食氣體和塵埃時，有時會發射出輻射束，這些輻射束可以與粒子相互作用產生快速射電爆發。
彗星失落：一顆被體積小而密度極高的恒星吸引住的彗星，可能會分裂并發出無線電波。
外星人：一些理論家認為，快速射電爆發可能是用來為外星飛船上的光帆提供動力的射電光束的結果。
白洞：如果黑洞最終從內向外旋轉，噴出物質而不是吸收物質，它們可能會以一種產生快速射電爆發的方式釋放被捕獲的物質。
這個信號是如此的強大，而且顯然是經過了很好的傳播，以至于許多天文學家很難相信它是真的。但是在過去的12年里，射電望遠鏡已經探測到了更多的快速射電爆發，所有這些快速射電爆發的色散測量都表明了銀河系外起源。然而，對于是什么產生了它們，人們幾乎沒有達成共識。
荷蘭射電天文學研究所(ASTRON)的天文學家艾米莉·彼得羅夫(Emily Petroff)說：“像這樣的神秘現象很少見。這些東西是如此短暫，似乎來自如此遙遠的地方，它們背后的引擎一定是我們銀河系中無法比擬的東西。不管它是什么，我們以前從來沒有見過這樣的東西。”
由于可供借鑒的例子如此之少，我們所能知道的只有這么多。雖然色散為你提供了距離的粗略估計，但它不允許你精確定位宿主星系。這就是為什么肖爾茲在2015年的發現如此重要。有了重復信號，你就可以用更高分辨率的望遠鏡回到原來的位置，并更準確地確定源的位置。
這就是查特吉和他的同事在肖爾茲發送的電子郵件之后所做的事情，肖爾茲現在在加拿大彭蒂克頓附近的多米尼加射電天體物理天文臺工作。在說服新墨西哥州的超大型陣列射電望遠鏡給他們觀測時間后，他們標出了相關的天空區域。在長達100個小時的大部分時間里，他們一直在觀望，等待著，什么也看不見。然后閃現！又來了，同一地點的另一個信號。
這是以天文學家勞拉·斯皮特勒(Laura Spitler)的名字命名的斯皮特勒爆發，勞拉于2012年11月2日第一次看到了它。它的正式名稱是FRB121102。自從四年前開始對它進行定期監測以來，它已經出現了數百次。它爆發的時間似乎是隨機的。即便如此，天文學家仍能利用它們來找出這些信號的來源。正如查特吉和其他人在2017年1月報告的那樣，它們來自一個距離地球約30億光年的矮星系。
一年后，阿姆斯特丹大學的杰森·赫塞爾斯(Jason Hessels)和他的同事們更仔細地觀察了重復信號的無線電波在太空中傳播時的扭曲方式，從而得到了更多關于它真實性質的線索。這種效應被稱為法拉第旋轉，是由磁場引起的。起初他們什么也沒找到。但是，當他們擴大搜索范圍以尋找更極端的影響時，他們發現：FRB121102的自轉尺度如此之大，這表明它涉及的磁場比我們銀河系中的任何磁場都要強許多倍，包括位于其中心的超大質量黑洞。
天文學家們現在正注視著常規的嫌疑物體，包括令人難以置信的強大的黑洞。但是沒有辦法知道他們中的哪一個能夠產生這種現象，或者他們是不是共同協作產生快速射電爆發的。還有一個令人費解的疑問，那就是快速射電爆發所遇到的極端磁場可能來自于它們到達我們的途中的某種東西，而不是它們的起源就有的。
即使斯皮特勒爆發一次又一次地爆發，仍然沒有足夠的新發現。因此，2019年初，當一種名為“加拿大氫強度映射實驗”(CHIME)的新型望遠鏡被宣布發現新的線索時，全世界的天文學家都興奮不已。
CHIME被設計用來繪制早期宇宙中氫氣體的三維地圖，這些氣體在無線電頻率下發出微弱的光。當它建在彭蒂克頓附近的一個樹木叢生的山谷中時，快速射電爆發追蹤者意識到，它也將是狩獵他們的獵物的最佳選擇。
CHIME與眾不同的是它廣闊的視野。大多數射電望遠鏡研究天空的一小部分，而這臺望遠鏡每天掃描整個北半天球。這就產生了前所未有的數據，如果沒有尖端算法的幫助，就不可能篩選出這樣的數據。
2018年夏天，這架望遠鏡處于試運行階段，這意味著它還沒有完全投入使用。組件仍在安裝中，系統的運行能力僅為其設計能力的一小部分。因此，快速射電爆發出現時，每個人都感到驚訝。
2019年初，麥吉爾大學(McGill University)的維多利亞·卡斯皮(Victoria Kaspi)說：“我們跟蹤我們所看到的，然后有人注意到有兩個在同一個位置。我們有了第二個重復信號。
名為FRB180814的新的重復信號表明，第一個重復信號不是僥幸。考慮到我們在第一批CIME檢測到的爆震中發現了另一種情況，重復信號甚至可能是很常見的。
然而，更重要的是，這兩種信號之間有著驚人的相似之處。每個探測器都有一系列的子脈沖，當它們通過探測器時，這些子脈沖從更高的頻率向更低的頻率移動。這種下降是如此相似，以至于當CHIME研究人員在最近的一次會議上介紹他們的結果時，他們認為他們看到的是錯誤的信號。
這種相似性使得赫塞爾斯探測到的高磁場更有可能是快速射電爆發起源的產物，而不是在它們所經歷的旅程中產生的。
不可思議的磁性
一些理論家認為快速射電爆發是由高強度磁場產生的。它直接指向一類被稱為磁星的中子星，其磁場強度是地球磁場強度的數百萬億倍。
地球磁場：0.5高斯。
商用磁鐵：100高斯。
磁共振成像儀：70，000高斯。
最強人造磁體：10，000，000高斯。
典型中子星：1，000，000，000，000高斯。
磁星：1，000，000，000，000，000高斯。
目前，這一起源的主要懷疑對象是磁星，年輕的中子星是宇宙中最強大的磁體，產生的磁場比地球的強數百萬倍。它們噴出電子和其他帶電粒子，積累了巨大的軌道碎片云。根據紐約哥倫比亞大學的布瑞恩·梅茨格（Brian Metzger）和他的同事開發的一個模型。當每一次新耀斑中的物質與高度磁化的云發生碰撞時，沖擊波就會在云的外緣激發電子，從而產生短暫的無線電波閃爍。
這種情況不僅會產生像我們所見過的那樣隨機定時的重復爆發，還可以解釋個別信號中出現的明顯的下移現象。梅茨格說：“隨著每一次沖擊波的減速，我們看到的無線電信號就會轉移到更低的頻率上。”
但還有更多。我們還沒有針對第二個重復信號旋轉測量，但是第一個重復信號高得離譜的讀數與磁星理論非常吻合。綜上所述，這正推動著許多研究人員朝著同一個方向前進。
盡管大多數人認為重復的快速射電爆發的子結構告訴了我們一些關于發射機制的信息，但其他人仍然認為這可能是爆炸穿越宇宙時穿過的物質造成的。也有可能有幾個來源，一次性爆發與重復信號有不同的來源。彼得羅夫說：“人們越來越接受這樣一種觀點，即不需要一個理論解釋所有東西。”
無論如何，磁星模型的好處在于它可以進行觀測預測。首先，我們在未來看到的任何快速射電爆發都應該具有相同的頻率下移模式。其次，它們應該來自那些已知能產生大量年輕恒星和新磁星的星系。查特吉說：“如果我們觀察這些地方，并不斷地發現快速射電爆發，這將給我們信心。”
我們現在需要的是更多的爆發.一旦它在今年正常運行，“CHIME”應該每天能看到幾個。還有澳大利亞平方公里陣列，這是一個由36個無線電天線組成的網絡，能夠精確定位宿主星系，即使是一次性的快速射電爆發。查特吉說：“快速射電爆發的搜索正在進入一個新的階段。這將是驚人的。”
但故事不會就此結束。如果我們能夠收集足夠大的樣本，希望快速射電爆發能夠回答一些關于宇宙歷史和結構的有趣的基本問題。
其中之一就是所謂的失蹤重子問題（宇宙明顯缺少一大塊普通物質）。它們是由被稱為重子的粒子組成，這個物質應該占宇宙的5%。剩下的是暗物質和暗能量。但到目前為止，我們只發現了其中的一半。大多數人認為其余的都藏在星系之間廣闊的空曠空間里。問題是，我們沒有足夠敏感的儀器來探測這些空洞，特別是因為它們所包含的東西必須是極其微小的。但是因為快速射電爆發在穿越太空的過程中穿越了宇宙中最黑暗的角落，他們應該能夠作為探索這些神秘的宇宙空隙的探測器。
這就是射電爆發的美妙之處。通過對它們所通過的介質的信息進行編碼，它們可以幫助我們計算出這些空隙包含多少普通物質，這是其他探測器無法進行的測量。西澳大利亞珀斯柯爾丁大學的吉恩·皮埃爾·麥克夸特（Jean-Pierre Macquart）說：“對星系間介質重離子分布的診斷將是快速射電爆發科學的基礎。”
同樣誘人的是，對快速射電爆發扭曲無線電波的詳細研究將告訴我們遙遠宇宙空隙中磁場的強度，這一前景同樣誘人。目前，我們對這些領域的知識幾乎為零。精確的測量可以告訴我們它們是否存在于宇宙最早的時刻，如果存在，它們在形成過程中起了什么作用。意大利博洛尼亞大學(University Of Bologna)的佛朗哥·瓦扎(Franco Vazza)表示：“如果我們能夠證明，在大爆炸之后的這段膨脹時期，磁場就在那里，那么它們一定會成為任何宇宙學理論的重要組成部分。”
并不是說這樣的測量將是微不足道的。快速射電爆發是由一個令人難以置信的強大的宇宙物體產生的，在它們前進的過程中遇到了各種各樣的物質，所有這些都有助于我們在它們到達地球時所讀到的分散和旋轉措施。挑戰將是如何將不同的組件分開，只有當新一代的射電望遠鏡探測到大量的快速射電爆發時，這才可能成為可能。
麥克夸特說：“這些東西已經存在了很多年了，我們推斷每天有幾千個這樣的東西落在地球上。它們是令人驚異的宇宙奇幻小說。但即使我們永遠不知道是什么在產生它們，它們也給了我們一種全新的方法來研究宇宙。現在是當天體物理學家的好時機！”
